[發(fā)明專利]一種從離子液體中電沉積納米鉑粉的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510472079.2
• 申請(qǐng)日: 2015-08-05
• 公開（公告）號(hào): CN105063665B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志宏;邱立新;席曉麗;馬立文;聶祚仁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C25C5/02
• 分類號(hào): C25C5/02;B82Y40/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種從離子液體中電沉積納米鉑粉的方法。

背景技術(shù)

鉑作為一種戰(zhàn)略儲(chǔ)備金屬，被廣泛應(yīng)用于石油及化學(xué)工業(yè)、汽車工業(yè)、電氣電子工業(yè)、玻璃纖維行業(yè)、首飾收藏、醫(yī)療器械和醫(yī)藥等領(lǐng)域。納米鉑粉作為其中的一種產(chǎn)品，具有許多獨(dú)特、優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，可作為催化劑用于石油的重整及精煉，用于汽車尾氣凈化催化劑、火花塞電極和氧傳感器等，同時(shí)也用于制備高精密的電子儀器和儀表，應(yīng)用于航空航天和軍事領(lǐng)域。

目前，電沉積法制備納米鉑粉主要應(yīng)用傳統(tǒng)的水溶液電解體系。水溶液體系電沉積鉑雖然已有160多年的歷史，但與其它貴金屬(金、銀、鈀、銠)相比進(jìn)展緩慢，水溶液的電化學(xué)窗口相對(duì)較窄，析氫副反應(yīng)嚴(yán)重，影響電流效率，同時(shí)電沉積得到的產(chǎn)品顆粒不均勻，尺寸偏大。加入添加劑控制產(chǎn)物質(zhì)量后，造成體系成分復(fù)雜，無(wú)法循環(huán)利用。

離子液體，又稱室溫熔融鹽，一般由有機(jī)大分子結(jié)構(gòu)的陽(yáng)離子和陰離子組成，具有熱力學(xué)穩(wěn)定性好、電化學(xué)窗口寬、對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)。離子液體因?yàn)楠?dú)特的全離子結(jié)構(gòu)，具有良好的導(dǎo)電性，可以同時(shí)起到溶劑和電解質(zhì)的作用，沉積中不產(chǎn)生副反應(yīng)，產(chǎn)物純度高，性能好，被視為電化學(xué)納米科技中的綠色電解液。Hongtao Liu等人在1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體中成功沉積出了平均粒徑小于100nm的致密且具有金屬光澤的Pt鍍層，同從HClO₄水溶液中所得到的Pt鍍層相比，從離子液體中通過電沉積得到的Pt鍍層具有更好的催化活性。

目前離子液體作為一種電沉積介質(zhì)，引起越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注，并已經(jīng)取得了一定成果。但對(duì)于電沉積納米鉑粉方面研究較少，還具有廣闊的應(yīng)用前景，需要繼續(xù)探索成本相對(duì)低廉、操作簡(jiǎn)單且電沉積產(chǎn)品性能更好的離子液體體系。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種恒電流電沉積納米鉑粉時(shí)采用的離子液體電沉積溶液的組成，本發(fā)明提供了一種從離子液體中電沉積納米鉑粉的方法。

一種從離子液體中電沉積納米鉑粉的方法，其特征包括以下步驟：

(1)在惰性氣氛下，稱取室溫離子液體，然后加入鉑鹽作為前軀體，鉑鹽與離子液體的摩爾比為1:50～250；25～65℃恒溫油浴鍋下攪拌1h，混合均勻后得到電解液；

(2)以鈦、不銹鋼或石墨電極材料為陰極，以玻碳、鉑、鈦或石墨電極作為陽(yáng)極，將陰、陽(yáng)電極平行置于電解槽中，兩極間距15～35mm；用步驟(1)制備的電解液通過直流電源進(jìn)行恒流電沉積溫度25～65℃，電流密度為0.004～0.05mA/mm²，電解時(shí)間5～24h；

(3)通過離心方式分離產(chǎn)物與離子液體，收集產(chǎn)品并依次用乙醇、鹽酸、去離子水清洗，以除去殘留的有機(jī)相和未參與反應(yīng)的鉑鹽，再進(jìn)行干燥。

進(jìn)一步，所述的離子液體為[EMIm]OTF、[EMIm]TA、[EMIm]TFSI、[BMIm]OTF、[BDMIm]BF₄或[EMIm]PF₆。

進(jìn)一步，當(dāng)離子液體采用[BDMIm]BF₄或[EMIm]PF₆，加入乙醇或乙二醇作為稀釋劑，離子液體與稀釋劑的摩爾比為1:0.1～3。

進(jìn)一步，所述的鉑鹽為K₂PtCl₆或K₂PtCl₄。

進(jìn)一步，所述的惰性氣氛為氬氣或氮?dú)狻?!-- SIPO -->

進(jìn)一步，離子液體密封儲(chǔ)存循環(huán)使用。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

(1)所選離子液體為第二代室溫離子液體，實(shí)驗(yàn)溫度較低，避免了過多的能源消耗。陽(yáng)離子為烷基取代咪唑離子，陰離子為組成固定，對(duì)水和空氣穩(wěn)定的非氯鋁酸類陰離子型，具體為[EMIm]OTF、[EMIm]TA、[EMIm]TFSI、[BMIm]OTF、[BDMIm]BF₄以及[EMIm]PF₆。上述前4種離子液體室溫下黏度較低，只有[BDMIm]BF₄和[EMIm]PF₆黏度較大，電解時(shí)需要加入少量稀釋劑(乙醇或乙二醇)；

(2)電解選用普通的直流電源，設(shè)備成本低，電解過程操作簡(jiǎn)單；

(3)以上(1)中離子液體均易溶于乙醇，可用乙醇清洗，離心分離后即可得到納米鉑粉，產(chǎn)物顆粒大小均勻，尺寸在5nm以下。

本發(fā)明中陰極材料和陽(yáng)極材料不僅限于以上所述，現(xiàn)有電沉積領(lǐng)域可用于做陰極和陽(yáng)極的材料均可用于本發(fā)明。

附圖說(shuō)明